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自修复型磁流变弹性体的制备与表征*

2021-09-16吕靖成康振冉危银涛

弹性体 2021年4期
关键词:裂纹

王 静,吕靖成,康振冉,危银涛

(1.清华大学 车辆与运载学院,北京 100084;2.易瑞博科技(北京)有限公司,北京 100083)

随着科学技术的不断发展与进步,机械设备从被动控制逐步转向主动控制,磁流变弹性体(简称MREs)就是一类主动控制的智能材料[1]。MREs是微纳米级磁粉增强的橡胶复合材料,在磁场的作用下,其刚度与阻尼发生毫秒级的可控响应,克服了磁流变液(MRFs)沉降的瓶颈难题,在减振、隔振、主动控制等领域有着广阔的应用前景[2]。但MREs的致命问题是耐疲劳性能差,其耐疲劳机理与抗疲劳的材料研制及工艺控制尚未有可行的学术思路。

MREs基体采用橡胶类材料,最早是由Rigbi等[3]提出的,他们将铁磁性颗粒加入到天然橡胶混炼而成。后来,Jolly等[4]建立了准静态的磁偶极子模型。Zhang等[5]研究了MREs中铁粉质量分数为60%、70%、80%在经历105次周期性应力作用下的力学性能及形貌变化。

我国学者在MREs材料研究领域也做出了卓有成效的工作,这主要归功于包括中国科学技术大学[6]、哈尔滨工业大学、重庆大学[7]、武汉理工大学、上海交通大学、大连理工大学和华侨大学等高校的相关学者,他们为MREs材料的发展做出了突出的贡献。

橡胶材料内部存在着很多初始裂纹,如果不注意初始裂纹的存在,在外界周期性应力的作用下,裂纹会持续扩展,从而造成材料的表观疲劳损伤。影响橡胶产品初始裂纹的因素很多:如基体橡胶、补强体系、硫化体系、防老体系、塑化剂等[8-9]。

自愈合聚合物材料是在20世纪80年代被提出来的,这种材料可自我修复无形微裂纹,从而延长聚合物的使用寿命。……

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